基于MSP430单片机的智能水位计设计

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  •   摘要:为解决我国水位监测野外条件下长期无人看守的问题,研制开发了基于MSP430单片机的智能水位计。从其组成到各功能分别进行了详细的介绍,该智能水位计不仅实现了水位数据的实时监测、记录和定期采集等作模式多种工,而且提高了水位监测精度,实现了水位监测的智能化。
    关键词:MSP430单片机;水位监测;远程控制;智能仪器

        随着微电子技术和计算机技术的不断发展,引起了仪表结构的根本性变革,以微型计算机为主体,将计算机技术和检测技术有机结合,组成新一代“智能化仪表”,在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较,取得了巨大进展。智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题,还能简化仪表电路,提高仪表的可靠性,更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。水位监测广泛应用于水利、电力、城市供水、防洪等多领域,但是目前的水位观测方法精度不高,不能全自动、实时动态监测,因此,在综合研究目前水位监测的实际情况以及特点的基础上,利用现代电子技术,特别是单片机技术和传感器技术,设计开发一种通用性好、可靠性高、维护方便,可适用于多种监测环境的多模式智能水位计具有重要的实际意义。

    1 智能水位计系统组成
        该智能水位计以单片机为核心,由主控系统、水位采集模块、数据保存模块、控制显示模块与上位机通信模块组成,完成水位测量、存储、控制与实时显示等功能。也可作为终端,通过单片机的串口与上位机通信,实现终端遥控和水位遥测。组成框图如图1所示。

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        主控系统对各个模块起到控制作用,是各个模块正常工作的基础,主要由单片机完成。
        水位信息采集模块是水位计的核心部分,采集到的水位信息的精度是衡量水位计质量的重要参数。由传感器、模数转换,单片机完成。数据存储模块由外部非易失存储器和单片机完成,水位计定时采集水位信息,并保存在外存上。记录可通过液晶屏读出。
        控制与显示模块由键盘和液晶屏完成,提供人机接口。
        与上位机通信部分是智能仪表的必要条件,主要由MAX3485和MSP430单片机的串口部分实现。

    2 各模块功能实现
    2.1 主控系统
        主控系统对各个模块的供电、使能,工作等起到控制作用,是各个模块正常工作的基础,主要由MSP430单片机完成。
        相比于MCS和PIC等系列,MSP430系列单片机是超低功耗、功能强大的16位单片机。本系统选用的是MSP430F435,工作电压范围1.8~3.6 V;5种节电模式,每1 MHz功耗电流0.1~400 μA,同时能够在实现液晶显示的情况下只耗电0.8μA。此外MSP430单片机片上资源丰富,集成度高,能够满足智能遥测终端机对体积功耗的需求。

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